Lantimatire dans notre Galaxie dvoil par INTEGRAL Jrgen

L’antimatière dans notre Galaxie dévoilé par INTEGRAL Jürgen Knödlseder CESR (Toulouse)

Un drôle de monde À la recherche de l’origine du spin de l’électron, Dirac trouve une dualité étrange de la nature. . . et Anderson observe pour la première fois une antiparticule (sans le savoir) Dirac (1928) Anderson (1933)

Où est l’antimatière ? ou: pourquoi existons nous ? Dirac (1933), Nobel lecture Les conditions de la baryogenèse: 1. Difference entre les interactions des particules et des antiparticules (violation CP observée dans mésons K et B) 2. Non-conservation de la charge baryonique B 3. Deséquilibre thermique dans l’Universe jeune Sakharov (1967)

L’antimatière est en nous ! PET ou TEP (Tomographie par émission de positrons): Imagerie de la raie d’annihilation à 511 ke. V, produite par radioisotopes (e. x. 18 F, 11 C, 13 N, 15 O)

Radioactivités cosmiques 26 Al (t ~ 106 ans) Knödlseder (1997) 3 masses solaires 26 Al par Myr 3 x 1042 e+ s-1 44 Ti (t ~ 87 ans) Collmar (priv. comm. ) 10 -4 masses solaires 44 Ti par 100 ans 1042 e+ s-1 Sources (potentiels) de radioactivités cosmiques (galactiques): . Supernovae (de tout type), Hypernovae (sursauts gamma). Etoiles massives, géantes rouges. Novae. Sursauts solaires

Accélérateurs cosmiques NASA/GLAST team taux de production p 0 et p+ ≈ 1042 s-1 Sources (potentiels) : . La Galaxie 1042 e+ s-1. Restes de supernovae. Sursauts solaires

. . . et les positrons furent Systèmes binaires: . Micro-quasars. LMXB. HMXB Etoiles à neutrons: . Pulsars Trous noirs: . Centre galactique. NAG

Le télescope SPI sur l’observatoire INTEGRAL Lancement d’INTEGRAL en octobre 2002 19 détecteurs en Germanium refroidi DE ≈ 2 ke. V @ 511 ke. V Ageo ≈ 500 cm 2 (1 Ms) Resolution angulaire ≈ 3 deg Première spectro-imagerie de l’annihilation des positrons !

SPI dévoile le ciel à 511 ke. V Carte d’exposition Knödlseder et al. (2005) Un an d’observations INTEGRAL • Emission sphérique, concentre vers le CG • Absence du disque

Voir l’invisible. . . Ajustement de modèles de distributions 511 ke. V aux données

A quoi ressemble le ciel 511 ke. V ? Ajustement de cartes du ciel multi-longueurs d’onde 511 ke. V aux données populations vieilles géants K+M binaires X populations jeunes radio microondes rayons gamma infrarouge lointain visible infrarouge proche rayons X

Et si c’était vrai. . . La matière noire pourrait avoir la bonne distribution spatiale Kuhlen et al. (2007) Diemand et al. (2006) Annihilation de WIMPs (p. e. Neutralinos): Avec d’autres cannaux d’annihilation deviennent possible: , . . . Emission HE non-observé ! Annihilation en vol

Et si c’était plus léger ? La matière noire légère - une alternative Pour la matière noire bosonique, la densité relique n’impose pas de contrainte sur la masse des particules permis ! Boehm et al. (2004) Contraints par la morphologie: 1. Décroissance: Ascasibar et al. (2006) 2. Annihilation: 2. 1. échange férmionique 2. 2. échange bosonique Seul le profil NFW avec un échange férmionique (b~0) est compatible avec les données INTEGRAL.

Enfin le disque. . . mais quel disque ! Carte d’exposition Weidenspointner et al. 2008

Est-ce bien raisonnable ? Profile en longitude galactique Significativité de l’asymmetrie Spectres du disque Weidenspointner et al. 2008

A quoi ressemble ce disque ? Emission 511 ke. V Distribution des LMXB durs Weidenspointner et al. 2008

LMXB, la source des positrons ? Positrons produits dans les régions centrales chaudes du disque d’accrétion via Ejection des positrons dans le MIS via jets ou vents Taux de production e+ mal contrainte : Nombre : 71 LMXB durs dans catalogue IBIS 100 µquasars estimés pour la Galaxie (Paredes 2005) Morphologie: LMXB peuvent aisement expliquer l’émission du disque ! LMXB peuvent expliquer ~30% de l’émission du sphéroïde; une autre source de positrons semble indispensable !

Conclusions Le satellite INTEGRAL dévoile l’annihilation de l’antimatière dans notre Galaxie Annihilation de 9 milliards de tonnes de positrons par seconde au centre de la Voie Lactée Origine des positrons incertain (LMXB plausible pour émission du disque) Objectif : Observation de la raie 511 ke. V dans un objet individuel (binaire X, SNR, pulsar, …)